《流体力学》实验教学大纲

《流体力学》实验教学大纲

《流体力学》实验教学大纲

实验课程编码：XXXX

学时：6

适用专业：安全工程

先修课程：《流体力学泵与风机》，蔡增基,龙天渝主编，中国建筑工业出版社，1999

《工程流体力学》，禹华谦主编，高等教育出版社，2004

考核方式：理论课成绩与实验成绩、平时成绩结合，实验不单独考试。

一、实验课程的性质与任务

任务：测定不同雷诺数R e 时的沿程阻力系数λ并掌握沿程阻力系数的测定方法测定阀门不同开启度时（全开、30°、45°三种）的阻力系数并掌握局部水头

损失的测定方法。

实际观察流体的两种型态，加深对层流和紊流的认识。

标定文丘里流量计的流量系数并验证能量方程的正确性。

性质：本科主干专业基础课必修实验。

二、实验项目

实验一沿程阻力系数的测定实验（2学时）

1．实验的目的和要求

(1) 测定不同雷诺数R e 时的沿程阻力系数λ

(2) 掌握沿程阻力系数的测定方法

2．实验内容或原理

(1)设备简图：

(2)实验原理：

对Ⅰ，Ⅱ两断面列能量方程式，可求得L 长度上的沿程水头损失：h p p h f ?=-=γγ2

1

根据达西公式

g

v d L h f 22

=λ 用流量计测得流量，（仔细阅读流量计使用方法），并算出断面平均流速，即可求得沿程阻力系数λ

22LV qdh f =

λ

实验二局部阻力系数的测定（2学时）

1．实验的目的和要求

(1) 测定阀门不同开启度时（全开、30°、45°三种）的阻力系数。

(2) 掌握局部水头损失的测定方法。

2．实验内容或原理

(1)

(2)实验原理：

对测点1、2两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及2（L 1+L 2）长度上的沿程水头损失，以h w1表之，则：

12

11h p p h w ?=-=γ ————（1）

对测点3、4两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及（L 1+L 2）长度上的沿程水头损失，以h w2表之，则

24

32h p p h w ?=-=γ ————（2）

（1）-（2）即为阀门的水头损失h w

h w = h w 1- h w 2

∴阻力系数： g

v h h h h 2/)()(222143---=ξ

实验三文丘里实验实验（2学时）（选做）

1．实验的目的和要求

（1）标定文丘里流量计的流量系数。

（2）验证能量方程的正确性。

2．实验内容或原理

在文丘里流量计入口处取Ⅰ-Ⅰ断面，在其喉部收缩段取Ⅱ-Ⅱ断面，，由于流量计系水平放置，则可列出上述能量方程如下：（不计水头损失）

根据连续性方程得

令 a 1= a 2 =1

解（1）（2）两式可得计算流量的公式如下：

或

式中为两断面测压管水头差，亦即测压计内的液面高差Δh。

令

上式可写成

因此，测出测压计水位高差Δh后，即可求出计算流量Q。

由于实际上所取的两个断面之间存在着水头损失，所以实际流量Q

一般要略小于计算流量Q，如令

则μ是一小于1的数，称为流量系数。

本实验的目的就是用实验的方法确定流量系数μ的具体数值。实际流量Q 用体积法测定。

V为Δt时间内由管道流入计量箱内的体积。

实验四雷诺实验（2学时）（选做）

1．实验的目的和要求

(1) 实际观察流体的两种型态，加深对层流和紊流的认识。

(2) 测定液体（水）在园管中流动的临界雷诺数—即下临界雷诺数，学会其测定的方

法。

2．实验内容或原理

在本实验中，恒水位水箱靠溢流来维持不变的水位。在水箱的下部装有水平放置的雷诺试验管，实验管与水箱相通，恒水位水箱中的水可以经过实验管恒定出流，实验管的另一端装有出水阀门，可用以调节出水的流量。阀门的下面装有回水水箱，计量水箱里装有电测流量装置（Ⅱ型实验台）。可以在电测流量仪上直接显示出实验时的流体流量（数字显示出流体出流体积W[立升]和相应的出流时间[秒]）。在恒水位水的上部装有色液罐，其中的颜色液体可经细管引流到实验管的进口处。色液罐的下部装有调节小阀门，可以用来控制和调节色液液流。雷诺仪还设有储水箱，有水泵向实验系统供水，而实验的回流液体可经集水管回流到储水箱中。

三、实验报告要求

本实验属于验证性实验，实验报告内容应包括：一，实验目的；

二、实验设备；

三、实验原理；四、实验内容和步骤；五、实验数据处理及数据分析；六、问题讨论。

综合及设计性实验报告内容应包括: 一、实验目的；二、实验仪器；

三、设计要求及主要技术指标；四、设计原理；五、设计流程及设计图等；六、技术指标测试及实验数据分析；七、思考题解答与实验研

究等。

四、其它

学生完成实验后应按时上交实验报告

五、教材和参考资料

1．教材：

《流体力学实验指导书》，安全与环境工程系实验教研室

2．参考资料：

[1]《流体力学泵与风机》，蔡增基,龙天渝主编，中国建筑工业出版社

[2] 《工程流体力学》，禹华谦主编，高等教育出版社

执笔人：牛美玲

教研室主任签字：

系主任签字：

2010年3月18日